TWI742141B - 用於開關諧振功率轉換器的軟啟動電路 - Google Patents

用於開關諧振功率轉換器的軟啟動電路 Download PDF

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Abstract

開關諧振功率轉換器包括多個開關電晶體、包括電容器和電感器的諧振電路、及輔助軟啟動旁路電路，該輔助軟啟動旁路電路旁路包括開關電晶體的第一開關電晶體的預設開關路徑並提供通過阻抗元件的替代路徑。相應的控制電路經配置以在操作模式與軟啟動模式之間進行切換，在操作模式中，將週期性啟用預設開關路徑而同時停用替代路徑，以提供通過諧振電路的第一頻率響應功率，在軟啟動模式中，將週期性啟用替代路徑而同時停用預設開關路徑，以提供通過諧振電路的第二頻率響應功率。

Description

用於開關諧振功率轉換器的軟啟動電路
本揭示案大體而言係關於諧振裝置，且更特定言之，係關於諧振功率轉換器電路的啟動。
諧振功率轉換器電路為電源設計提供了有效的功率解決方案。諧振功率轉換器電路是一種功率轉換器，其基於在特定頻率處的諧振電流振盪來提供直流電流對直流電流(DC-DC)的轉換。開關諧振功率轉換器包含一或更多個開關元件(例如，一或更多個電晶體)和反應元件(例如，電容器和電感器)，其結合開關元件的週期性切換，產生正弦電壓或電流。然後可以對該電壓進行整流以產生穩定的輸出電壓。諧振功率轉換器的類型包括串聯諧振轉換器、並聯諧振轉換器、及串聯並聯諧振轉換器。
諧振轉換器的缺點是，在啟動期間，轉換器可能產生高衝擊電流和高電壓，如此可能會縮短構成轉換器及/或將轉換器實施在其中的電源的組件的平均壽命。
因此，需要的是，一種在轉換器的上電期間能有效地限制在諧振轉換器內的高衝擊電流和高電壓的機 制，而無需增加可觀的功率損耗、解決方案的尺寸、成本、及複雜度。
根據各種實施的開關諧振功率轉換器包括以串聯連接的複數個開關電晶體以及包括電容器和電感器的諧振電路，其中諧振電路被連接到第一節點(連接經連接的複數個開關電晶體中的兩者)以從開關電晶體接收開關功率。諧振功率轉換器可以包括輔助軟啟動旁路電路，其包括一或更多個輔助電晶體和阻抗元件。當啟用輔助軟啟動旁路電路且停用第一開關電晶體時，輔助軟啟動旁路電路提供與複數個開關電晶體的第一開關電晶體並聯且通過阻抗元件到諧振電路的輔助電路路徑。控制電路經配置以在(1)操作模式與(2)軟啟動模式之間進行切換，在操作模式中，將停用輔助軟啟動旁路電路及根據開關週期來切換複數個第一開關電晶體，以提供通過諧振電路的第一頻率響應功率，在軟啟動模式中，將啟用輔助軟啟動旁路電路及根據開關週期來切換一或更多個輔助電晶體(代替複數個第一開關電晶體中之一或更多者)，以提供通過諧振電路的第二頻率響應功率。
本文所揭示的其它態樣包括用於實施開關諧振功率轉換器的相應的方法、系統、設備、及電子裝置產品。應當理解，從以下的實施方式中，其他配置對於本領域具有通常知識者將變得顯而易見，其中是經由說明的方式，來顯示及描述出各種示例性配置和實施。
100:轉換器
102:開關橋
104:諧振儲能電路
106:變壓器電路
108:整流器電路
110:濾波器電路
200:轉換器
202:旁路驅動電路
204:開關橋
206:諧振電路
208:控制電路
210:介面
400:轉換器
402:旁路驅動電路
404:開關橋
406:諧振電路
408:控制電路
500:轉換器
502:旁路驅動電路
504:開關橋
506:諧振電路
508:控制電路
510:介面
600:轉換器
602a:旁路驅動電路
602b:旁路驅動電路
604:開關橋
606:諧振電路
608:控制電路
700:轉換器
702a:旁路驅動電路
702b:旁路驅動電路
704:開關橋
706:諧振電路
708:控制電路
800:選擇電路
802:隔離電路
804:多工器
806:PWM信號
900:處理
1000:系統
1002:功率輸送裝置
1004:中央處理單元/CPU
1006:記憶體系統
1008:I/O裝置
1010:功率介面
1012:電池
1014:外部電源
BC1:旁路控制信號
BC2:旁路控制信號
Cf:輸出電容器
Cr:電容器
D1:二極體
D2:二極體
Io:輸出電流
Lf:電感器
Lm:電感器
Lr:電感器
N1:節點
N2:節點
N3:節點
N4:節點
Q1:電晶體
Q2:電晶體
Q3:電晶體
Q4:電晶體
Qa:電晶體
Qb:電晶體
R1:電阻器
R2:電阻器
Rs:阻抗元件
Rs1:阻抗元件
Rs2:阻抗元件
RL:負載
SEL:選擇信號
TC1:控制信號
TC2:控制信號
TC3:控制信號
TC4:控制信號
Vin:電源
Vo:電壓
Vo':電壓
Vo":電壓
Vo_steady:電壓
Vref:參考值
呈現附圖以幫助對示例性態樣的描述，並且提供附圖僅是用於實施例的說明而不是實施例的限制。
圖1A、圖1B、及圖1C是示例性開關諧振功率轉換器的示意圖。
圖2是包括示例性半橋旁路驅動電路的示例性半橋軟啟動開關諧振功率轉換器的示意圖。
圖3A、圖3B、及圖3C圖示示例性控制信號及將控制信號應用於圖2的示例性半橋軟啟動開關諧振功率轉換器的模型的模擬中所獲得的結果。
圖4是包括示例性單電晶體旁路驅動電路的示例性半橋軟啟動開關諧振功率轉換器的示意圖。
圖5是包括示例性半橋旁路驅動電路的示例性全橋軟啟動開關諧振功率轉換器的示意圖。
圖6是包括多個示例性單電晶體旁路驅動電路的第一示例性全橋軟啟動開關諧振功率轉換器的示意圖。
圖7是包括多個示例性單電晶體旁路驅動電路的第二示例性全橋軟啟動開關諧振功率轉換器的示意圖。
圖8A和圖8B圖示示例性選擇電路和用於在操作模式與軟啟動模式之間進行選擇的參數，在操作模式中，將停用旁路驅動電路及啟用主要驅動電路，在軟啟動模式中，將啟用旁路驅動電路及停用主要驅動電路。
圖9是用於限制在開關諧振轉換器電路中的高電壓和高衝擊電流的示例性處理的流程圖。
圖10是實施軟啟動開關諧振功率轉換器的示例性電子系統的示意圖。
將態樣和特徵以及示例性實施實踐和應用揭示在以下描述和相關附圖中。在不脫離所揭示概念的範圍的情況下，可設計出所揭示實例的替代方案。
本文所用的術語「轉換器」包括但不限於「調節器」、「DC調節器」、「電壓調節器」、「DC電壓調節器」、「DC-DC轉換器」、「DC轉換器」、及「轉換器」中之任一者或任一結合，並且包括但不限於該等術語中之任何一或更多者的一般含義。
圖1A、圖1B、及圖1C是示例性開關諧振功率轉換器的示意圖。圖1A繪示出第一示例性半橋串聯諧振轉換器100。在所繪示的實例中，諧振功率轉換器100包括開關橋102，開關橋102包括一對開關電晶體Q1和Q2，開關電晶體Q1和Q2是根據開關週期而彼此互補進行切換開和關(例如，以預定的開關頻率和佔空比)以驅動諧振儲能電路104。例如，Q1和Q2可以以50%的佔空比進行切換，其中每個電晶體在完全相同的時間段是以相位相反的方式進行切換開或關。諧振儲能電路104包括經由來自開關橋102的每個脈衝所通電的一或更多個電感器Lr及一或更多個電容器Cr。在此方面，由開關橋102 所提供的週期性方波電壓將基於Lr和Cr的值使得諧振儲能電路104以諧振頻率Fr進行振盪。
可以經由改變Q1和Q2的開關頻率(例如，經由改變方波電壓的頻率)、改變佔空比、或兩者，來控制通過諧振儲能電路104的功率流。例如，可以經由將頻率改變為更接近或更遠離諧振儲能電路104的諧振頻率Fr(例如，由Cr和Lr的特定配置所定義的)，在佔空比固定的情況下來增加或減少功率。
根據各種實施，諧振儲能電路104輸出可由變壓器電路106所縮放並由整流器電路108所整流的諧振正弦電流。在所繪示的實例中，整流器電路108包括處於半橋整流器配置的一對二極體D1和D2。濾波器電路110進一步濾波經整流的AC電流，以跨負載RL(在圖1B中未圖示)產生穩定的DC電壓Vo。顯示出整流器電路是經由變壓器電路106耦合到諧振儲能電路104。雖然繪示出濾波器電路110是包括在圖1A中的輸出電容器Cf，但濾波器電路110可包括本文所述的用於濾波輸出電壓Vo的任何配置。
諧振功率轉換器100的增益可以是開關橋102的增益、諧振儲能電路104的增益、及變壓器電路106的增益(例如，根據匝數比)的函數。例如，其中開關電晶體Q1和Q2處於半橋配置，開關橋102的增益可以是0.5或Vin/2。其中，如在所繪示的實例中，電感器Lr和電容器Cr是與(經由例如變壓器電路106及/或包括RL 的電路所表示)負載串聯，諧振儲能電路104可提供等於或小於1的增益，且單位增益發生在儲能電路的諧振頻率。變壓器電路106的增益可以是主要側對次級側的匝數比np：ns的函數。
在一些實施中，當操作高於諧振儲能電路104的諧振頻率Fr時(例如，處於圖1A或圖1C的配置)，諧振功率轉換器100可操作為降壓或buck轉換器。類似地，當操作低於諧振頻率Fr時(例如，處於圖1B或圖1C的配置)，轉換器100可操作為升壓或boost轉換器。
圖1B繪示出第二示例性半橋並聯諧振轉換器。在所繪示的實例中，諧振儲能電路104包括電感器Lr和電容器Cr，且當Q2切換開時，電容器Cr是與(經由例如變壓器電路106及/或次級電路(包括RL)所表示)負載並聯。在該配置中，可在沒有負載的情況下，操作諧振功率轉換器100。在所繪示的實例中，濾波器電路110包括處於低通濾波器配置的電感器Lf和輸出電容器Cf。但是，濾波器電路110可包括本文所述的用於濾波輸出電壓Vo的任何配置。
圖1C繪示出第三示例性半橋LLC諧振轉換器。示例的轉換器100是前述的圖1A和圖1B的第一和第二示例性諧振功率轉換器之組合。在所繪示的實例中，諧振儲能電路104包括電容器Cr、第一電感器Lr、及第二電感器Lm。將電容器Cr和電感器Lr串聯連接，且當Q2切換開時，進一步與Lm並聯。在該配置中，諧振儲能電 路104可以在有或沒有負載的情況下以共振操作。其他的配置是可能的。例如，Lm可由電容器Cm代替，形成LCC諧振轉換器(未圖示)。
圖1C繪示出將經調節的Vo提供到負載RL。 雖然圖1C實施圖1A的濾波器配置，但圖1C的轉換器可以實施圖1B的濾波器電路配置。本文所述的個別諧振功率轉換器的濾波器電路可包括本文所述的用於濾波輸出電壓Vo的任何配置。應當理解，本文所揭示的諧振功率轉換器的各種次級側配置(其每一者包括變壓器電路的次級側、整流器電路、及濾波器電路)可與本文所揭示的各種主要側配置(其包括變壓器電路的主要側、諧振儲能電路、及開關橋)進行互換。
根據各種態樣，諧振功率轉換器(像是圖1A-圖1C所繪示的彼等)可在轉換器的啟動期間產生高反應應力。例如，圖1A的諧振功率轉換器100可經配置以將48伏的Vin轉換為6伏的Vo。在該配置中，Lr可為約4.24微亨(μH)且Cr可為約100奈米法拉(nF)，並且可將開關頻率設定為300千赫(kHz)，且主要側對次級側的匝數比(np：ns)為4：1。在該配置中，轉換器的啟動可產生高達130伏特的電容器電壓Vcr及超過20安培的跨電感器的電流iLcr。
如將進一步描述的，可實施輔助軟啟動旁路電路，當啟用輔助軟啟動旁路電路及停用相應的開關電晶體時，在輔助軟啟動旁路電路中提供與開關橋102的一或更 多個開關電晶體並聯的輔助電路路徑。除了其他特徵和優點，軟啟動旁路電路還提供前述的電容器上的高電容器電壓以及在啟動期間跨電感器的高電流的技術解決方案。
圖2是示例性半橋軟啟動開關諧振功率轉換器200的示意圖(包括示例性半橋旁路驅動電路202)。 諧振功率轉換器200包括開關橋204，且開關電晶體Q1和Q2以串聯連接在電源Vin的第一端子(例如，其陰極)和電源的第二端子(例如，其陽極)之間。在所繪示的實例中，第二端子是接地。Vin可為直流(DC)電源，提供直流電壓。諧振功率轉換器200包括連接在第二端子(例如，接地)和連接開關電晶體Q1和Q2的第一節點N1之間的諧振電路206。諧振電路206被繪示為具有串聯的電感器Lr和電容器Cr的串聯諧振電路，並且在正常操作模式中，可如關於圖1A的諧振儲能電路104所述般進行操作。
根據各種實施，旁路驅動電路202包括兩個輔助電晶體Qa和Qb以及阻抗元件Rs。旁路驅動電路202與開關橋204以並聯連接在第一和第二端子之間(例如，在Vin與接地之間)。在此方面，阻抗元件Rs是連接在節點N1與連接Qa和Qb的節點N2之間。阻抗元件Rs的相對側可連接在連接Vin和Qa的節點N3處(例如，在其汲極處)。當啟用旁路驅動電路202的Qa及停用Q1時，輔助軟啟動旁路驅動電路202提供與開關電晶體Q1並聯且旁路開關電晶體Q1(通過阻抗元件Rs到諧振電路)的輔 助電路路徑。雖然阻抗元件Rs顯示為電阻器，但阻抗元件Rs可由電感器或一或更多個電阻器和一或更多個電感器之組合代替。
如圖2所繪示，諧振功率轉換器200可包括控制電路208，控制電路208經配置以在操作模式與軟啟動模式之間切換轉換器，在操作模式中，將停用輔助軟啟動旁路驅動電路202及根據開關週期來切換開關橋204的Q1和Q2(例如，提供通過諧振電路206的第一頻率響應功率)，在軟啟動模式中，將啟用輔助軟啟動旁路驅動電路202及根據開關週期來切換Qa和Qb作為代替Q1和Q2(例如，提供通過諧振電路206的第二頻率響應功率)。 控制電路208可根據開關週期來切換輔助電晶體Qa作為代替開關電晶體Q1，並且可根據開關週期來切換輔助電晶體Qb作為代替開關電晶體Q2。
根據各種實施，控制電路208可為脈寬調制(PWM)控制器，該脈寬調制控制器對開關橋204產生PWM信號，以根據設定的開關頻率及/或佔空比將橋接器的開關電晶體(例如，Q1和Q2)切換開和關。在此方面，控制電路208可包括輸入/輸出(I/O)介面210，並且可例如藉由I/O介面而以預定的開關頻率及/或佔空比來程式化(例如，在轉換器的啟動之前)。開關電晶體控制信號TC1和TC2可經由控制電路208以第一電壓傳送到開關電晶體Q1和Q2的閘極，以分別將Q1和Q2切換開，並且以第二電壓(例如，零伏)傳送，以將電晶體切換關。 類似地，旁路控制信號BC1和BC2可經由控制電路208以第一電壓傳送，以分別將開關電晶體Qa和Qb切換開，並且以第二電壓傳送，以將電晶體切換關。當控制電路208正主動傳送控制信號TC時，開關橋204及/或其開關電晶體Q1及/或Q2被認為是處於主動狀態。當控制電路208正主動傳送控制信號BC時，旁路驅動電路202被認為是處於主動狀態。當沒有信號傳送到組件(或以第二電壓傳送)時，該相應的組件被認為是處於停用狀態。
雖然將諧振功率轉換器200繪示為實施圖1A的濾波器配置，但諧振功率轉換器200可替代地實施圖1B或圖1C的濾波器電路配置。在此方面，本文所揭示的諧振功率轉換器(例如，在圖2及圖4-圖7中)可包括本文所述的用於濾波輸出電壓Vo的任何配置。應當理解，本文所揭示的諧振功率轉換器的各種次級側配置(其每一者包括變壓器電路的次級側、整流器電路、及濾波器電路)可與本文所揭示的各種主要側配置(其包括變壓器電路的主要側、諧振儲能電路、及開關橋)進行互換。
圖3A、圖3B、及圖3C圖示示例性控制信號及將控制信號應用於圖2的示例性半橋軟啟動開關諧振功率轉換器的模型的模擬中所獲得的結果。圖3A繪示出在轉換器200的啟動、Vo、及旁路驅動電路202的輔助電晶體Qa和Qb及開關橋204的電晶體Q1和Q2的切換之間的關係。在轉換器200的啟動之前，開關電晶體Q1和Q2及輔助電晶體Qa和Qb可以是切換關。所繪示的可選 軟啟動觸發信號RUN表示諧振功率轉換器200的啟動。 例如，可在控制電路208的I/O介面210處接收RUN，以起始轉換器的啟動。
根據模擬，軟啟動觸發信號RUN起始控制電路208，以根據預定的開關週期(例如，以預定的開關頻率及/或佔空比)來開始開關操作。在正常的「操作模式」中，Q1和Q2是以由開關週期所設定的預定的頻率和佔空比進行切換。根據各種實施，在啟動時，控制電路208延遲TC控制信號的傳送並開始BC控制信號的傳送，從而在一段時間啟用旁路驅動電路202作為代替停用的開關橋204。在此方面，圖3A繪示出在此初始時間段期間將Qa和Qb彼此互補地切換開和關，分別作為代替Q1和Q2。
進一步參考圖3A，控制電路208可經配置以監控諧振電路206的頻率，及當電路的操作頻率Fsw達到等於或在電路的諧振頻率Fr的預定閾值範圍內的頻率時(例如，當Fsw=Fr時)，停用旁路驅動電路202及啟用開關橋204。該時序可與達到預定操作值的Vo(或在其操作值的閾值範圍內)一致。因此，控制電路208可附加地或替代地經配置以監控Vo，及當Vo達到預定的操作電壓或在操作電壓的閾值範圍內時，停用旁路驅動電路202及啟用開關橋204。附加地或替代地，控制電路208可經配置以監控電流(例如，轉換器的輸出電流Io)，及當電流達到預定的操作電流或在操作電流的閾值範圍內時，停用旁路驅動電路202及啟用開關橋204。
圖3B繪示出當根據在圖3A中所繪示的切換來操作圖2的轉換器200時圖2的開關諧振功率轉換器的模擬電壓和電流響應。如先前關於圖1所述，諧振功率轉換器可經配置以將48伏的Vin轉換為6伏的Vo。在該配置中，Lr可為約4.24μH且Cr可為約100nF，並且開關頻率可設定為300kHz，且主要側對次級側的匝數比(np：ns)為4：1。在不啟動旁路驅動電路202的情況下，轉換器200的啟動(以此方式配置)可產生高達130伏的電容器電壓Vcr和大於20安培的跨電感器的電流iLcr。
在所繪示的模擬中，旁路驅動電路202包括5歐姆電阻器作為阻抗元件。當停用開關橋204及啟用旁路驅動電路202時(例如，當將Qa和Qb切換分別作為代替Q1和Q2時)，轉換器產生約60伏的跨電容器Cr的電壓Vcr和約5安培的跨電感Lr的電感器電流iLcr。
圖3C繪示出在正常操作而沒有啟用旁路驅動電路202的情況下的諧振功率轉換器200(在上述配置中)的第一啟動與利用旁路驅動電路202的旁路操作的轉換器200的第二啟動之間的比較。當停用開關橋204及啟用旁路驅動電路202時(例如，當將Qa和Qb切換分別作為代替Q1和Q2時)，轉換器產生跨電容器的顯著降低的電壓(例如，60伏特<130伏特)及比前述開關橋204正常操作時的啟動更顯著降低的電感器電流(例如，5安培 <20安培)。因此，在轉換器的啟動期間，諧振電路的反應應力是顯著降低的。
圖4是示例性半橋軟啟動開關諧振功率轉換器400的示意圖，包括示例性單電晶體旁路驅動電路402。在所繪示的實例中，轉換器400包括具有開關電晶體Q1和Q2的開關橋404(例如，處於半橋配置)，開關電晶體Q1和Q2以串聯連接在電源Vin的第一端子(例如，其陰極)與電源的第二端子(例如，其陽極)之間。 在所繪示的實例中，第二端子是接地。Vin可為直流(DC)電源，提供DC電壓。轉換器400包括連接在連接開關電晶體Q1和Q2的第一節點N1與第二端子(例如，接地)之間的諧振電路406。在所繪示的實例中，諧振電路406被繪示為具有串聯的電感器Lr和電容器Cr的串聯諧振電路，並且在正常操作模式中，如關於圖1A的諧振儲能電路104所述般進行操作。應當理解，諧振電路406可根據本文所揭示的任何諧振電路來配置(例如，如圖1B、圖1C等所繪示)。
將旁路驅動電路402與開關電晶體Q1並聯連接，開關電晶體Q1在所繪示的實例中是在開關橋204中的主要開關電晶體。根據各種實施，旁路驅動電路402包括一個輔助電晶體Qa和阻抗元件Rs。在所繪示的實例中，將Qa與阻抗元件Rs串聯連接。將旁路驅動電路402連接在連接Q1和Q2的第一節點N1與將Vin連接到Q1(例如，在Q1的汲極處)的第二節點N2之間。儘管顯示 出阻抗元件Rs是連接到Qa的汲極，但阻抗元件Rs可附加地或替代地連接在Qa的源極處(例如，在相對側)。一些實施可包括兩個阻抗元件，在Qa的每一側上有一個。 當啟用旁路電路402的Qa及停用Q1時，旁路驅動電路402提供與開關電晶體Q1並聯且旁路開關電晶體Q1(通過阻抗元件Rs到諧振電路)的輔助電路路徑。雖然阻抗元件Rs顯示為電阻器，但阻抗元件Rs可由電感器或一或更多個電阻器和一或更多個電感器之組合代替。
諧振功率轉換器400可包括控制電路408，控制電路408經配置以在操作模式與軟啟動模式之間切換轉換器400，在操作模式中，將停用輔助軟啟動旁路驅動電路402及根據開關週期來切換開關橋404的Q1和Q2，以提供通過諧振電路406的第一頻率響應功率，在軟啟動模式中，將啟用輔助軟啟動旁路驅動電路402及根據開關週期來切換Qa作為代替Q1，以提供通過諧振電路406的第二頻率響應功率。控制電路408可如關於圖2所述般進行操作，且可根據在圖3A中所代表的開關週期來切換Q1和Qa，同時將Q2從啟動連續切換，互補於Qa和Q1。
圖5是示例性全橋軟啟動開關諧振功率轉換器500的示意圖，包括示例性半橋旁路驅動電路502。諧振功率轉換器500包括具有開關電晶體Q1和Q2及具有開關電晶體Q3和Q4的全開關橋504，開關電晶體Q1和Q2以串聯連接在電源Vin的第一端子(例如，其陰極) 與電源的第二端子(例如，其陽極)之間，開關電晶體Q3和Q4亦以串聯連接在第一和第二端子之間。兩串是彼此並聯在第一和第二端子之間。第二端子可為接地。
諧振功率轉換器500包括連接在連接開關電晶體Q1和Q2的第一節點N1與連接電晶體Q3和Q4的第二節點N2之間的諧振電路506。在所繪示的實例中，諧振電路506包括電容器Cr、第一電感器Lr、及與負載並聯連接的第二電感器Lm(經由例如次級電路(包括RL)所表示)。諧振電路506可實施本文所揭示的電感器和電容器的其它配置(例如，LLC電路或圖1A的串聯諧振儲能電路)。
將旁路驅動電路502連接在連接Q1和Q2的第一節點N1與將Vin連接到Q1及/或Q3(例如，在Q1/Q3的汲極處)的第三節點N3之間。旁路驅動電路502包括兩個輔助電晶體Qa和Qb以及阻抗元件Rs。將阻抗元件Rs連接在節點N1與連接Qa和Qb的第四節點N4之間。當啟用旁路電路502的Qa及停用Q1時，輔助軟啟動旁路驅動電路502提供與開關電晶體Q1並聯且旁路開關電晶體Q1(通過阻抗元件Rs到諧振電路)的輔助電路路徑。雖然阻抗元件Rs顯示為電阻器，但阻抗元件Rs可由電感器或一或更多個電阻器和一或更多個電感器之組合代替。
諧振功率轉換器500可包括如圖5所繪示的控制電路508，控制電路508經配置以在操作模式與軟啟動 模式之間切換轉換器500，在操作模式中，將停用輔助軟啟動旁路驅動電路502及根據開關週期來切換開關橋504的開關電晶體Q1-Q4(例如，提供通過諧振電路506的第一頻率響應功率)，在軟啟動模式中，將啟用輔助軟啟動旁路驅動電路502及根據開關週期來切換Qa和Qb作為代替Q1和Q2(例如，提供通過諧振電路506的第二頻率響應功率)。控制電路508可根據開關週期來切換輔助電晶體Qa作為代替開關電晶體Q1，並且可根據開關週期來切換輔助電晶體Qb作為代替開關電晶體Q2。
如前述，控制電路508可為脈寬調制(PWM)控制器，該脈寬調制控制器對開關橋504產生PWM信號，以根據設定的開關頻率及/或佔空比將橋接器的開關電晶體Q1到Q4切換開和關。在此方面，控制電路508可包括輸入/輸出(I/O)介面510，並且可例如經由I/O介面而以預定的開關頻率及/或佔空比來程式化(例如，在轉換器的啟動之前)。在正常操作模式期間，將Q1和Q4一起週期地切換，並互補於Q2和Q3的切換，亦將Q2和Q3一起切換。當根據開關週期來啟用Q1和Q4及停用Q2和Q3時，電流以第一方向(例如，順時針)流過諧振電路506。當啟用Q2和Q3及停用Q1和Q4時，電流以相對方向(例如，逆時針)流過諧振電路506。
控制電路508可如關於圖2所述般進行操作，但具有開關電晶體控制信號TC1到TC4被傳輸以操作開關電晶體Q1到Q4的全橋配置。在此方面，TC1到TC4 是經由控制電路508以第一電壓傳送到開關電晶體Q1到Q4的閘極，以分別將Q1到Q4切換開，並且以第二電壓(例如，零伏)傳送，以將電晶體切換關。類似地，旁路控制信號BC1到BC2可經由控制電路508以第一電壓傳送，以分別將開關電晶體Qa和Qb切換開，並且以第二電壓傳送，以將電晶體切換關。當控制電路508正主動傳送控制信號TC時，開關橋204(及/或其開關電晶體)被認為是處於主動狀態。當控制電路508正主動傳送控制信號BC時，旁路驅動電路502被認為是處於主動狀態。當沒有信號傳送到組件(或以第二電壓傳送)時，該相應的組件被認為是處於停用狀態。
圖6是第一示例性全橋軟啟動開關諧振功率轉換器600的示意圖，包括多個示例性單電晶體旁路驅動電路。所繪示的實例利用圖5的開關橋504及關於圖4所述的單電晶體旁路驅動電路之多者之組合。諧振功率轉換器600包括具有開關電晶體Q1和Q2及具有開關電晶體Q3和Q4的全開關橋604，開關電晶體Q1和Q2以串聯連接在電源Vin的第一端子(例如，其陰極)與電源的第二端子(例如，其陽極)之間，開關電晶體Q3和Q4亦以串聯連接在第一和第二端子之間。兩串電晶體並聯在第一和第二端子之間。第二端子可為接地。
諧振功率轉換器600包括連接在連接開關電晶體Q1和Q2的第一節點N1與連接電晶體Q3和Q4的第二節點N2之間的諧振電路606。在所繪示的實例中，諧 振電路606包括電容器Cr、第一電感器Lr、及與負載並聯連接的第二電感器Lm(經由例如次級電路(包括RL)所表示)。諧振電路606可實施本文所揭示的電感器和電容器的其它配置(例如，LLC電路或圖1A的串聯諧振儲能電路)。
將第一旁路驅動電路602a與開關電晶體Q3並聯連接。根據各種實施，第一旁路驅動電路602a包括一個輔助電晶體Qa和阻抗元件Rs1。在所繪示的實例中，將Qa與阻抗元件Rs1串聯連接。將旁路驅動電路602a連接在連接Q3和Q4的第二節點N2與將Vin連接到Q3(例如，在Q3的汲極處)的第三節點N3之間。儘管顯示出阻抗元件Rs1是連接到Qa的汲極，但阻抗元件Rs1可連接在Qa的源極處。一些實施可包括兩個阻抗元件，在Qa的每一側上有一個。當啟用旁路電路602a的Qa及停用Q3時，旁路驅動電路602a提供與開關電晶體Q3並聯且旁路開關電晶體Q3(通過阻抗元件Rs1到諧振電路)的輔助電路路徑。雖然阻抗元件Rs1顯示為電阻器，但阻抗元件Rs1可由電感器或一或更多個電阻器和一或更多個電感器之組合代替。
將第二旁路驅動電路602b與開關電晶體Q1並聯連接。根據各種實施，第二旁路驅動電路602b包括一個輔助電晶體Qb和阻抗元件Rs2。在所繪示的實例中，將Qa與阻抗元件Rs3串聯連接。將旁路驅動電路602b連接在連接Q1和Q2的第一節點N1與將Vin連接 到Q1(例如，在Q1的汲極處)的第三節點N3(在圖6中顯示為兩個節點)之間。儘管顯示出阻抗元件Rs2是連接到Qb的汲極，但阻抗元件Rs2可連接在Qb的源極處。一些實施可包括兩個阻抗元件，在Qb的每一側上有一個。 當啟用旁路電路602b的Qb及停用Q1時，旁路驅動電路602b提供與開關電晶體Q1並聯且旁路開關電晶體Q1(通過阻抗元件Rs2到諧振電路)的輔助電路路徑。雖然阻抗元件Rs2顯示為電阻器，但阻抗元件Rs2可由電感器或一或更多個電阻器和一或更多個電感器之組合代替。
控制電路608可如先前關於圖2到圖5所述般進行操作，但具有開關電晶體控制信號TC1到TC4被傳輸以操作開關電晶體Q1到Q4的全橋配置。在此方面，TC1到TC4是經由控制電路608以第一電壓傳送到開關電晶體Q1到Q4的閘極，以分別將Q1到Q4切換開，並且以第二電壓(例如，零伏)傳送，以將電晶體切換關。在正常操作模式期間，將Q1和Q4一起週期地切換，並互補於Q2和Q3的切換，亦將Q2和Q3一起切換。當根據開關週期來啟用Q1和Q4及停用Q2和Q3時，電流以第一方向(例如，順時針)流過諧振電路606。當啟用Q2和Q3及停用Q1和Q4時，電流以相對方向(例如，逆時針)流過諧振電路606。
旁路控制信號BC1到BC2可經由控制電路608以第一電壓傳送，以分別將開關電晶體Qa和Qb切換開，並且以第二電壓傳送，以將電晶體切換關。可根據開 關週期將Qa切換開和關作為代替Q3，且可將Qb切換開和關作為代替Q1。為了啟用和停用的目的，第一旁路驅動電路602a和第二旁路驅動電路602b可統稱為單旁路驅動電路602ab。例如，當控制電路608正主動傳送控制信號BC到Qa及/或Qb時，旁路驅動電路602a和602b都被認為是處於主動狀態。當控制電路608正主動傳送控制信號TC時，開關橋604(及/或它的開關電晶體)被認為是處於主動狀態。當沒有信號傳送到組件(或以第二電壓傳送)時，該相應的組件被認為是處於停用狀態。
圖7是第二示例性全橋軟啟動開關諧振功率轉換器700的示意圖，包括多個示例性單電晶體旁路驅動電路。所繪示的實例利用圖6的開關橋604及多個單電晶體旁路驅動電路702a和702b之組合。在此方面，諧振功率轉換器700包括具有開關電晶體Q1和Q2及具有開關電晶體Q3和Q4的全開關橋704，開關電晶體Q1和Q2以串聯連接在電源Vin的第一端子(例如，其陰極)與電源的第二端子(例如，其陽極)之間，開關電晶體Q3和Q4亦以串聯連接在第一和第二端子之間。兩串並聯在第一和第二端子之間。第二端子可為接地。
諧振功率轉換器700包括連接在連接開關電晶體Q1和Q2的第一節點N1與連接電晶體Q3和Q4的第二節點N2之間的諧振電路706。在所繪示的實例中，諧振電路706包括電容器Cr、第一電感器Lr、及與負載並聯連接的第二電感器Lm(經由例如次級電路(包括RL) 所表示)。諧振電路706可實施本文所揭示的電感器和電容器的其它配置(例如，LLC電路或圖1A的串聯諧振儲能電路)。
如圖7所示，可在諧振功率轉換器700的軟啟動期間，使用單電晶體旁路驅動電路702a和702b作為代替Q2和Q4。根據各種實施，第一旁路驅動電路702a包括一個輔助電晶體Qa和阻抗元件Rs1。在所繪示的實例中，將Qa與阻抗元件Rs1串聯連接。在所繪示的實例中，將旁路驅動電路702a連接在第二節點N2與接地之間。在一些實施中，可將旁路驅動電路702a連接在第二節點N2與電源的第二端子(例如，在陽極處)之間。儘管顯示出阻抗元件Rs1是連接到Qa的汲極，但阻抗元件Rs1可連接在Qa的源極處。一些實施可包括兩個阻抗元件，在Qa的每一側上有一個。當啟用旁路電路702a的Qa及停用Q4時，旁路驅動電路702a可提供與開關電晶體Q4並聯且旁路開關電晶體Q4(通過阻抗元件Rs1到諧振電路)的輔助電路路徑。雖然阻抗元件Rs1顯示為電阻器，但阻抗元件Rs1可由電感器或一或更多個電阻器和一或更多個電感器之組合代替。
第二旁路驅動電路702b包括一個輔助電晶體Qa和阻抗元件Rs2。在所繪示的實例中，將Qb與阻抗元件Rs2串聯連接。將旁路驅動電路702b連接在第一節點N1與接地之間。在一些實施中，可將旁路驅動電路702b連接在第一節點N1與電源的第二端子(例如，在陽極處) 之間。儘管顯示出阻抗元件Rs2是連接到Qb的汲極，但阻抗元件Rs2可連接在Qb的源極處。一些實施可包括兩個阻抗元件，在Qb的每一側上有一個。當啟用旁路電路702b的Qb及停用Q2時，旁路驅動電路702b可提供與開關電晶體Q2並聯且旁路開關電晶體Q2(通過阻抗元件Rs2到諧振電路)的輔助電路路徑。雖然阻抗元件Rs2顯示為電阻器，但阻抗元件Rs2可由電感器或一或更多個電阻器和一或更多個電感器之組合代替。
諧振功率轉換器700可包括如先前關於圖2至圖6所述般進行操作的控制電路708，但具有開關電晶體控制信號TC1到TC4被傳輸以操作開關電晶體Q1到Q4的全橋配置。在此方面，TC1到TC4是經由控制電路708以第一電壓傳送到開關電晶體Q1到Q4的閘極，以分別將Q1到Q4切換開，並且以第二電壓(例如，零伏)傳送，以將電晶體切換關。在正常操作模式期間，將Q1和Q4一起週期地切換，並互補於Q2和Q3的切換，亦將Q2和Q3一起切換。當根據開關週期來啟用Q1和Q4及停用Q2和Q3時，電流以第一方向(例如，順時針)流過諧振電路706。當啟用Q2和Q3及停用Q1和Q4時，電流以相對方向(例如，逆時針)流過諧振電路706。
旁路控制信號BC1到BC2可經由控制電路708以第一電壓傳送，以分別將開關電晶體Qa和Qb切換開，並且以第二電壓傳送，以將電晶體切換關。可根據開關週期將Qa切換開和關作為代替Q4，且可將Qb切換開 和關作為代替Q2。為了啟用和停用的目的，第一旁路驅動電路702a和第二旁路驅動電路702b可統稱為單旁路驅動電路702ab。例如，當控制電路708正主動傳送控制信號BC到Qa及/或Qb時，旁路驅動電路702a和702b都被認為是處於主動狀態。當控制電路708正主動傳送控制信號TC時，開關橋704(及/或它的開關電晶體)被認為是處於主動狀態。當沒有信號傳送到組件(或以第二電壓傳送)時，該相應的組件被認為是處於停用狀態。
圖8A和圖8B示出示例性選擇電路800和用於在操作模式與軟啟動模式之間進行選擇的參數，在操作模式中，將停用旁路驅動電路及啟用主要驅動電路，在軟啟動模式中，將啟用旁路驅動電路及停用主要驅動電路。 為了示例的目的，將圖8A的選擇電路800繪示為以圖2的諧振功率轉換器200來實施。不限於此，選擇電路800可在本文所述的任何轉換器電路中實施。
在一些實施中，選擇電路800監控在計算機的次級側的輸出電壓Vo，以確定轉換器是否應從軟啟動模式切換到操作模式(例如，當諧振功率轉換器的軟啟動完成時)，反之亦然。如圖8B所示，在Vo達到預期穩定狀態電壓Vo_steady的90%的時候，模式改變。
根據各種實施，在次級側的電壓電位將不同於在主要側的電壓電位。在此方面，如圖8A所繪示，選擇電路800可實施隔離電路802，以將選擇電路800與轉換器的次級側隔離。隔離電路802可包括例如使用光信號將 輸出電壓Vo傳送到選擇電路800作為Vo'的光隔離器(例如，光學耦合器/光耦合器、光電耦合器等)。
電壓Vo'(代表Vo)由選擇電路800接收(例如，經由隔離電路802)並提供到由R1和R2所代表的分壓器。比較器804在第一輸入處接收分壓電壓Vo"，然後將分壓電壓Vo"與在第二輸入處所接收的參考值Vref進行比較。根據各種實施，參考值Vref及R1和R2的值(例如，單位為歐姆)設定轉換器將從軟啟動模式切換到操作模式的閾值(例如，當諧振功率轉換器的啟動完成時)，反之亦然。R1和R2可為可變電阻器。在此方面，可改變Vref及/或R1和/或R2的值(例如，藉由控制電路208經由I/O介面210)來改變閾值。基於所接收的值，比較器輸出指定所選擇的模式的選擇信號SEL。
PWM信號806可由控制電路(例如，控制電路208)或時源(未圖示)提供，用於切換開關橋內的電晶體(例如，Q1和Q2)。在操作模式期間，將Q1互補於Q2切換。在此方面，每對開關信號(例如，用於Q1的TC1和用於Q2的TC2)可經由將PWM信號反相並將所反相的信號與原始PWM信號一起傳送而產生。
多工器804接收PWM信號806，並基於選擇信號SEL的狀態(例如，電壓)，將信號在操作模式期間引導到相應的預設開關電晶體(例如，開關電晶體Q1及/或Q2)或在軟啟動模式期間引導到相應的旁路電晶體(例如，輔助旁路信號Q1和/或Q2)。在所繪示的實例中， 當啟用旁路驅動電路202及停用開關橋204時(例如，當SEL被設定為第一狀態時)，多工器804根據所設定的切換週期來傳送BC1和BC2。當停用旁路驅動電路202及啟用開關橋204時(例如，當SEL被設定為第二狀態時)，多工器804根據所設定的切換週期來傳送TC1和TC2。
在一些實施中，選擇電路800可在轉換器的主要側實施。在該配置中，選擇電路可監控在諧振電路中的電壓或電流，及基於所監控的電壓或電流來切換模式。附加地或替代地，選擇電路800可經配置以監視諧振電路的頻率，及當所監視的頻率達到或在目標頻率(例如，電路的諧振頻率)的閾值百分比內時切換模式。
圖9是根據本文所述的各種實施的用於限制在諧振功率轉換器電路中的高電壓和高衝擊電流的示例性處理900的流程圖。為了說明的目的，本文將參考圖2-圖8及本文所述的組件及/或處理，來描述示例性處理900的各種方塊。處理900的方塊之一或更多者可例如由本文所述的各種諧振功率轉換器電路之任一者來實施。在一些實施中，方塊之一或更多者可與其他方塊分開實施，並經由一或更多個不同的處理器或裝置來實施。進一步為了說明的目的，將示例性處理900的方塊以連續或線性發生般進行描述。然而，示例性處理900的多個方塊可並行發生。此外，不需要按所顯示的順序來執行示例性處理900的方塊，及/或不需要執行示例性處理900的方塊之一或更多者。
在所繪示的示例性流程圖中，在諧振功率轉換器中提供在電壓源與功率輸出之間的預設開關路徑(902)。如前述，預設開關路徑包括在開關橋中的複數個開關電晶體，當轉換器處於操作模式時，根據開關週期來切換該複數個開關電晶體。當根據開關週期來切換開關電晶體並將諧振功率轉換器的功率輸出連接到負載時，諧振功率轉換器將最終產生對負載的第一頻率響應功率。該第一功率可包括穩定狀態電壓Vo_steady及/或穩定狀態電流Io_steady，或在穩定狀態的容忍度內的電壓及/或電流。例如，當諧振電路達到諧振頻率Fr時(例如，當Fsw=Fr時)，可獲得穩定狀態。
起始諧振功率轉換器的啟動，在起始諧振功率轉換器的啟動期間，在諧振功率轉換器電路的開關橋處接收調制信號(904)。響應於諧振功率轉換器電路的啟動，確定出諧振功率轉換器電路應該處於軟啟動模式(906)而不是操作模式，並且將諧振功率轉換器電路設置於軟啟動模式(908)。可基於例如滿足第一閾值位準(例如，Vo大致上等於零)的諧振功率轉換器的輸出參數，來做出確定。根據各種態樣，轉換器可在啟動時切換到軟啟動模式，或可預設地已處於軟啟動模式。
當轉換器處於軟啟動模式時，在諧振功率轉換器的啟動期間建立通過阻抗元件的輔助開關路徑，輔助路徑與預設開關路徑的一部分並聯(910)。在軟啟動模式期間，將在輔助路徑中的一或更多個輔助電晶體切換開和 關作為代替在預設開關路徑的開關電晶體之一或更多者。當根據開關週期來切換輔助電晶體(例如，作為代替預設開關電晶體)並將諧振功率轉換器連接到負載時，諧振功率轉換器產生對負載的第二頻率響應功率。該第二功率可包括向第一頻率響應功率轉變的功率，或者在第一功率的容忍度內。例如，如圖8B所示，第二功率可包括向Vo_steady上升的Vo。例如，當諧振電路達到諧振頻率Fr時，可獲得穩定狀態。
在所繪示的處理中，由選擇電路來監控轉換器的輸出參數，以確定輸出參數是何時達到預定閾值位準(912)。閾值位準可為由諧振功率轉換器所輸出的閾值功率(例如，在耦接到負載RL的輸出節點處)。例如，閾值位準可為預期輸出電壓Vo_steady的90%。在一些實施中，輸出參數包括頻率。響應於輸出參數達到閾值位準，將諧振功率轉換器電路從軟啟動模式切換到操作模式，在軟啟動模式中，將致能輔助開關路徑及去能預設開關路徑，在操作模式中，將去能輔助開關路徑及致能預設開關路徑(914)。
圖10是根據本文所述的各種實施來實施軟啟動開關諧振功率轉換器的示例性電子系統的示意圖。電子系統1000(結合關於圖2-圖9的揭示)可為利用來自電源的功率的任何電子裝置。例如，電子系統1000可為計算裝置的代表(例如，個人電腦或像是智慧型手機的行動裝置、平板電腦、筆記型電腦、PDA、像是手錶或帶的 穿戴式設備、或其組合)、或消費性電器、電視或其他顯示裝置、收音機或電話、家庭音響系統等。
在一些實施中，電子系統可包括功率輸送裝置1002(例如，電源)和負載。負載可包括系統1000的各種組件，包括中央處理單元(CPU)1004、各種記憶體系統1006、一或更多個輸入及/或輸出(I/O)裝置1008、功率介面1010、和一或更多個電池1012中之一或更多者。CPU 1004可為多核心處理器、通用型微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、現場可程式閘陣列(FPGA)、可程式邏輯裝置(PLD)、控制器、狀態機、閘控邏輯、離散硬體組件、或前述的組合。
記憶體系統1006可包括例如用於暫時儲存用於管理電子系統1000的資料和資訊的揮發性記憶體、隨機存取記憶體(RAM)、及/或非揮發性記憶體(像是磁碟、快閃記憶體、周邊SSD等)。I/O裝置1008可包括像是鍵盤、觸控螢幕、觸控板、語音控制系統、或用於輸入資料的其他裝置的輸入裝置。I/O裝置1008可包括像是顯示裝置、音訊裝置(例如，揚聲器)、或用於輸出資料的資料介面(例如，主機資料匯流排)的輸出裝置。在一些實施中，電子系統1000的一或更多個元件可整合入單晶片中。在一些實施中，元件可實施在兩個或更多個離散組件上。
功率輸送裝置1002可包括前述的諧振功率轉換器電路(包括輔助旁路電路)之任一者，包括相應的控制電路。因此，功率輸送裝置1002可經配置以(例如，作為升壓或降壓轉換器)將第一電壓轉換到不同於第一電壓的第二電壓。功率輸送裝置1002可經由功率介面1010從外部電源1014接收輸入功率(例如，在電壓Vin)。 輸入功率可為DC功率。在一些實施中，輸入功率可為在被功率輸送裝置1002利用之前被轉換到DC(例如，經由功率介面1010)的交流電源。附加地或替代地，輸入功率可為來自電池1012的DC。
功率輸送裝置1002可根據電子裝置1000的各種組件的負載要求來產生電壓。在此方面，功率輸送裝置1002可實施多種不同類型的轉換器電路，以適應電子裝置1000的各種組件的不同負載要求。附加地或替代地，功率輸送裝置1002可經配置以基於來自外部電源1014的功率，對電池1012提供充電(例如，作為電池充電器系統的一部分)。
應當理解，本文所述的說明性的方塊、模組、元件、組件、方法和演算法可被實施為電子硬體、電腦軟體或該兩者的組合。為了說明硬體和軟體的此種可互換性，上文已在其功能方面通常描述各種說明性的方塊、模組、元件、組件、方法和演算法。此種功能是否被實施為硬體或軟體取決於特定應用及施加在整個系統上的設計限制。技術人員可針對每個特定應用以各種方式來實施所 述的功能。在不脫離本揭示案的範圍的情況下，可將各種組件和方塊不同地安排(例如，以不同的順序安排或以不同的方式分割)。
應當理解，所揭示的處理中的步驟的特定順序或層次是呈現為一些示例性方法的說明。基於設計偏好及/或其他考慮，應當理解，可重新安排處理中的步驟的特定順序或層次。例如，在一些實施中，可同時執行一些步驟。因此，所附的方法請求項是以樣本順序呈現各種步驟的元件，並不意味著受限於所呈現的特定順序或層次。
提供前面的描述以使本領域任何具有通常知識者能夠實踐本文所述的各種態樣。前面的描述提供出本揭示的各種實例，而且本揭示並不限於該等實例。對於該等態樣的各種修改對於本領域具有通常知識者將是顯而易見的，而且本文所定義的一般原理可應用於其他態樣。 因此，申請專利範圍不意欲受限於本文所示的態樣，而是 要符合與語言請求一致的全部範圍，其中對單數形式的元件的引用並不意味著是「一個且僅一個」(除非已特定如此陳述)，而是「一或更多個」。除非另有特定說明，術語「一些」指的是一或更多個。男性中的代詞(例如，他的)包括女性和中性的性別(例如，她和它的性別)，反之亦然。標題和副標題(若有的話)只是為了方便而使用，並不限制本揭示案。
謂詞「配置」、「操作」、及「程式化」不暗示對主體進行任何特別的有形或無形的修改，而是意圖可 互換使用。例如，經配置以監控和控制操作或組件的電路或處理器亦可意味著該電路或處理器是經程式化以監控和控制操作或是可操作以監控和控制操作。同樣地，經配置以執行代碼的電路或處理器可解釋為經程式化以執行代碼或可操作以執行代碼的電路或處理器。
術語「啟動」和「上電」意欲包括但不限於每個相應術語的明確含義，而且為了本揭示案的目的是可以互換使用的。術語「啟動」和「上電」可包括例如開啟電路(例如，開始)的時間點及/或此後不久的一段時間。
像是「態樣」的短語並不意味著此種態樣對於本揭示案是必需的，或者此種態樣適用於本揭示案的所有配置。與一個態樣有關的揭示內容可應用於所有配置或一或更多個配置。一個態樣可提供一或更多個實例。像是態樣的短語可以指的是一或更多個態樣，反之亦然。像是「實施」的短語並不意味著此種實施對於本揭示是必需的，或者此種實現適用於本揭示的所有配置。與一個實施有關的揭示內容可應用於所有態樣或一或更多個態樣。一個實施可提供一或更多個實例。像是「實施」的短語可以指的是一或更多個實施，反之亦然。像是「配置」的短語並不意味著此種配置對於本揭示是必需的，或者此種配置適用於本揭示的所有配置。與一個配置有關的揭示可應用於所有配置或一或更多個配置。一個配置可提供一或更多個實例。像是「配置」的短語可以指的是一或更多個配置，反之亦然。
詞語「示例性」在本文中用於表示「用作示例、實例、或說明」。本文所述為「示例性」的任何態樣未必要解釋為比其他態樣優選或有利。此外，與態樣的示例組合有關的特徵、優點、或操作模式的描述不需要根據該組合的所有做法都包括所論述的特徵、優點、或操作模式。
如本文所使用的，單數形式「一」、「一個」、及「該」亦意欲包括複數形式，除非上下文另有明確指示。 除非另有明確陳述，像是「第一」、「第二」、「第三」等的數字術語在本文中並非用於暗示有一起使用的所記載結構、組件、能力、模式、步驟、操作、或其組合的特定順序。
如本文所使用的，術語「包含」、「包含著」、「包括」、及「包括著」指明出一或更多個所記載結構、組件、能力、模式、步驟、操作、或其組合的存在，但沒有排除一或更多個其他結構、組件、能力、模式、步驟、操作、或其組合的存在或添加。
100:轉換器
102:開關橋
104:諧振儲能電路
106:變壓器電路
108:整流器電路
110:濾波器電路
Cf:輸出電容器
Cr:電容器
D1:二極體
D2:二極體
Io:輸出電流
Lr:電感器
Q1:電晶體
Q2:電晶體
RL:負載
Vin:電源
Vo:電壓

Claims (19)

  1. 一種開關諧振功率轉換器，包括：複數個開關電晶體，該複數個開關電晶體以串聯連接；一諧振電路，該諧振電路包括一電容器和一電感器，及該諧振電路連接在一第一節點處，該第一節點連接所連接的該複數個開關電晶體中之一第一開關電晶體和一第二開關電晶體；一輔助軟啟動旁路電路，該輔助軟啟動旁路電路連接在該第一節點處且包括一第一輔助電晶體、一第二輔助電晶體及一阻抗元件，當啟用該輔助軟啟動旁路電路及停用該第一開關電晶體時，該輔助軟啟動旁路電路提供與該第一開關電晶體並聯及通過該阻抗元件到該諧振電路的一輔助電路路徑；及一控制電路，該控制電路經配置以從一軟啟動模式切換到一操作模式，(1)在該操作模式中，將停用該輔助軟啟動旁路電路，及根據一開關週期來切換該複數個開關電晶體，以提供通過該諧振電路的一第一頻率響應功率，(2)在該軟啟動模式中，啟用該輔助軟啟動旁路電路，及根據該開關週期來週期地切換開和關該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體作為代替該第一開關電晶體和該第二開關電晶體，同時停用該第 一開關電晶體和該第二開關電晶體，以提供通過該諧振電路的一第二頻率響應功率。
  2. 如請求項1所述之開關諧振功率轉換器，其中該阻抗元件包括一電阻器或一電感器。
  3. 如請求項2所述之開關諧振功率轉換器，其中該諧振電路為一串聯諧振電路且該諧振電路的該電容器和該電感器以串聯連接。
  4. 如請求項2所述之開關諧振功率轉換器，其中該諧振電路為包括兩個電感器和電容器的一並聯諧振電路。
  5. 如請求項1所述之開關諧振功率轉換器，其中該第一開關電晶體和該第二開關電晶體在該第一節點處彼此串聯連接，其中該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體彼此串聯連接，其中該阻抗元件連接在該第一節點與一第二節點之間，該第二節點連接該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體，及其中該控制電路經配置以在該軟啟動模式期間，切換開和關該第一輔助電晶體作為代替該第一開關電晶體及切換開和關該第二輔助電晶體作為代替該第二開關電晶體，該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體是彼此互補地切換開和關。
  6. 如請求項1所述之開關諧振功率轉換器，其 中該阻抗元件與該第一輔助電晶體串聯連接，及其中該控制電路經配置以在該軟啟動模式期間，根據該開關週期來切換開和關該第一輔助電晶體作為代替該第一開關電晶體，同時停用該第一開關電晶體。
  7. 如請求項6所述之開關諧振功率轉換器，其中該第二輔助電晶體與一第二阻抗元件串聯連接，該第二輔助電晶體和該第二阻抗元件提供與該第二開關電晶體並聯的一第二輔助電路路徑，及其中該控制電路經配置以在該軟啟動模式期間，切換開和關該第二輔助電晶體作為代替該第二開關電晶體，同時停用該第二開關電晶體，該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體是彼此互補地切換開和關。
  8. 如請求項1所述之開關諧振功率轉換器，其中該控制電路經配置以在該開關諧振功率轉換器的一啟動期間根據該開關週期來週期地切換該複數個開關電晶體，且當在該開關諧振功率轉換器的一輸出節點處偵測出一閾值功率位準時，切換到該操作模式。
  9. 如請求項8所述之開關諧振功率轉換器，該開關諧振功率轉換器進一步包括：一變壓器電路；一整流電路，該整流電路經由該變壓器電路耦接到該諧振電路；及 一輸出電容器，其中該輸出節點跨該輸出電容器耦接到一負載。
  10. 一種功率系統，包括：一開關諧振轉換器，其中該開關諧振轉換器包括：複數個開關電晶體，該複數個開關電晶體以串聯連接；一諧振電路，該諧振電路包括一電容器和一電感器，及該諧振電路連接在一第一節點處，該第一節點連接所連接的該複數個開關電晶體中之兩者；一輔助軟啟動旁路電路，該輔助軟啟動旁路電路包括一阻抗元件、一第一輔助電晶體及一第二輔助電晶體，該輔助軟啟動旁路電路旁路一預設開關路徑，且該輔助軟啟動旁路電路提供通過該阻抗元件到該複數個開關電晶體的一第一開關電晶體的一替代路徑；及一控制電路，該控制電路經配置以從一軟啟動模式切換到一操作模式，(1)在該操作模式中，將週期地啟用該預設開關路徑而同時停用該替代路徑，以提供通過該諧振電路的一第一頻率響應功率，(2)在該軟啟動模式中，將週期地啟用該替代路徑而同時停用該預設開關路徑，以提供通過該諧振電路的一第二頻率響應功率， 其中該控制電路經配置以在該軟啟動模式期間，週期地切換開和關該第一輔助電晶體作為代替該第一開關電晶體，同時停用該第一開關電晶體，並且週期地切換開和關該第二輔助電晶體作為代替該複數個開關電晶體中之一第二開關電晶體，同時停用該第二開關電晶體，該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體是彼此互補地切換開和關。
  11. 如請求項10所述之功率系統，其中該阻抗元件包括一電阻器或一電感器。
  12. 如請求項11所述之功率系統，其中該諧振電路為一串聯諧振電路，且該諧振電路的該電容器和該電感器以串聯連接。
  13. 如請求項11所述之功率系統，其中該諧振電路為包括兩個電感器和電容器的一並聯諧振電路。
  14. 如請求項10所述之功率系統，其中該第一開關電晶體和該第二開關電晶體在該第一節點處彼此串聯連接，其中該第一輔助電晶體與該第二輔助電晶體彼此串聯連接，及其中該阻抗元件連接在該第一節點與連接該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體的一第二節點之間。
  15. 如請求項10所述之功率系統，其中該阻抗元件與該第一輔助電晶體串聯連接，及其中該輔助軟 啟動旁路電路進一步包括：一第二阻抗元件，該第二阻抗元件與該第二輔助電晶體串聯及在該軟啟動模式期間提供通過該第二阻抗元件且與該第二開關電晶體並聯的一第二電路路徑。
  16. 如請求項10所述之功率系統，其中該控制電路經配置以在該開關諧振轉換器的一啟動期間根據一開關週期來週期地切換該複數個開關電晶體，且當在該開關諧振轉換器的一輸出節點處偵測出一閾值功率位準時，切換到該操作模式。
  17. 如請求項16所述之功率系統，該開關諧振轉換器進一步包括：一變壓器電路；一整流電路，該整流電路經由該變壓器電路耦接到該諧振電路；及一輸出電容器，其中該輸出節點跨該輸出電容器耦接到一負載。
  18. 一種開關諧振轉換器，包括：用於在一電壓源與一負載之間建立一預設開關路徑以將一第一頻率響應功率提供到該負載的構件；用於提供通過一阻抗元件而與該預設開關路徑的一部份並聯的一輔助開關路徑以將一第二頻率響應功率提供到該負載的構件； 用於在一軟啟動模式與一操作模式之間進行切換的構件，在該軟啟動模式中，將致能該輔助開關路徑及去能該預設開關路徑，在該操作模式中，將去能該輔助開關路徑及致能該預設開關路徑，在該開關諧振轉換器的一啟動期間致能該輔助開關路徑，且當該開關諧振轉換器的一輸出達到一閾值功率時，切換以致能該預設開關路徑；及用於週期地切換開和關的構件，在該軟啟動模式期間，週期地切換開和關一第一輔助電晶體作為代替一第一開關電晶體，同時停用該第一開關電晶體，並且週期地切換開和關一第二輔助電晶體作為代替一第二開關電晶體，同時停用該第二開關電晶體，該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體是彼此互補地切換開和關。
  19. 如請求項18所述之開關諧振轉換器，其中該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體彼此串聯連接，並且該第一開關電晶體和該第二開關電晶體彼此串聯連接，及其中該輔助開關路徑包括一阻抗元件，該阻抗元件連接在一第一節點與一第二節點之間，該第一節點連接該第一輔助電晶體和該第二輔助電晶體，該第二節點連接該第一開關電晶體和該第二開關電晶體。
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